49525 FELIZARDO ADENILSON ROCHA DESEMPENHO DE UM EQUIPAMENTO DE IRRIGAÇÃO AUTOPROPELIDO EM CONDIÇÕES DE CAMPO Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola, área de concentração em Irrigação e Drenagem, para obtenção do título de "Mestre". Orientador Prof. Geraldo Magela Pereira BIBLIOTECA CENTRAL .XLF L A N.o CLAS.7 Q-3./: RD£. d£6... N.o R "íISTRX) ..* DAT kJMJ^X BIBLIOTECA CENTRAL - UFLA 49525 LAVRAS MINAS GERAIS - BRASIL 2000 :. imx. Ficha Catalográfica Preparada pela Divisãode Processos Técnicos da Biblioteca Central da UFLA Rocha, Felizardo Adenilson Desempenho deum equipamento de irrigação autopropelido em condições de campo/ Felizardo Adenilson Rocha. - Lavras: UFLA, 2000. 80 p. :il. Orientador: Geraldo Magela Pereira. Dissertação (Mestrado) - UFLA. Bibliografia. 1. Irrigação por aspersão. 2. Autopropelido. 3. Avaliação. 4. Uniformidade. I. Universidade Federal de Lavras. II. Título. CDD-631.587 FELIZARDO ADENILSON ROCHA DESEMPENHODEUM EQUIPAMENTO DE IRRIGAÇÃO AUTOPROPELIDO EM CONDIÇÕES DECAMPO Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola, área de concentração em Irrigação e Drenagem, para obtenção do título de "Mestre". APROVADA 22 em de Maio de 2000 Prof. Antônio Marciano da Silva Prof. Jacinto de Assunção Carvalho ZJ?jJ a .Pereira UFLA Orientador) LAVRAS MINAS GERAIS - BRASIL UFLA UFLA A DEUS, por tudo; Ao meu pai Felizaldo (inmemorian); A minha mãe Mariadas Graças, pelo incentivo e esforço dedicados a minhaformação; Aos meusirmãos, Fernando, Renato, Doralice e Joice, e a minha cunhada Silvânia. DEDICO E OFEREÇO. AGRADECIMENTOS ÀUniversidade Federal de Lavras, em especial ao Departamento de Engenharia, pela oportunidade de realização do curso. Ao Conselho Nacional dePesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela concessão da bolsa, a que tornou possível a realização deste trabalho. A empresa Metal Lavras pelo apoio que tornou viável a realização deste trabalho, em especial ao Verner, por ter cedido o equipamento e toda a infra- estrutura necessária na condução dos testes. Aos funcionários da Metal Lavras, Francisco (Chico), Marquinhos, Adriano (Boy), Caca, Valdeci e aos demais funcionários que colaboraram para este trabalho. Ao professor Geraldo Magela Pereira pela orientação, apoio, amizade e pelas valiosas sugestões. Ao Professor Antônio Marciano da Silva, responsável pelo convênio entre o DEG/FIEMG e a Metal Lavras. Aos meus irmãos, Fernando e Renato, sem a ajuda dos quais este trabalho não teria obtido êxito, em especial ao Fernando pela inestimável ajuda notrabalho de coleta dos dados. Aos colegas de curso, Maria Emília, Claudionor, Ricardo, Fabinho, Rui, Geraldo Jr., Rogério e Raimundo, pelo agradável convívio neste período e pelos muitos momentos de descontração. Em especial aos dois últimos, pela grande ajuda prestada nacoleta dos dados e, principalmente, pela amizade que seformou. AoJúlio pelaamizade, companheirismo e ajuda prestada. Aos professores Jacinto de Assunção Carvalho e Antônio Marciano da Silva, membros da Banca examinadora, pelassugestões. SUMARIO Página LISTA DE SÍMBOLOS i RESUMO ü ABSTRACT iii 1 INTRODUÇÃO 1 2 REFERENCIAL TEÓRICO 3 2.1 Características do sistema de irrigação porautopropelido 3 2.2 Uniformidade de distribuição de água 7 2.3 Aspectos econômicos 12 3 MATERIAL E MÉTODOS 14 3.1 Descriçãoda áreaexperimental 14 3.2 Caracterização do equipamentoautopropelido Hidro-RoU ML 15 3.3 Procedimentode campo 19 3.3.1 Uniformidade de distribuição de água 19 3.3.2 Intensidade de precipitação 23 3.3.3 Perda de carga no sistema 24 3.3.4 Velocidade de recolhimento da mangueira 24 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 26 4.1 Análise da uniformidade de distribuição de água do canhão 26 4.2 Perdade carga 42 4.2.1 Perda de cargana turbina 42 4.2.2 Perdade cargana mangueira 46 4.3 Verificação da velocidade de recolhimento da mangueira 47 5 CONCLUSÕES 50 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 51 ANEXOS 56 LISTA DE SÍMBOLOS B22 diâmetro do bocalusadono aspersor de 22 mm CUC coeficiente de uniformidadede Christiansen (%) DM diâmetromolhado pelo aspersor (m) E Erro cometido navelocidade programada, para maisou para menos, no trecho considerado (%) HFM perdade cargana mangueira(mca) HFT perda de cargana turbina (mca) p400 pressãode 400 kPa no aspersor RT rotação da turbina(rpm) TPM tomada de pressão na mangueira (mca) TPT tomadade pressão na turbina (mca) V120 velocidade de recolhimento damangueira de 120 m/h RESUMO ROCHA,Felizardo Adenilson. Desempenho de um equipamento de irrigação autopropelido em condições de campo. Lavras: UFLA, 2000. 80p. (Dissertação - Mestrado em Engenharia Agrícola, Irrigação e Drenagem)* O sistema autopropelido representa uma etapa importante no processo de automatização dos métodos de irrigação. A utilização deste sistema tem crescido bastante, principalmente por causa da necessidade cada vez maior de redução nos gastos com mão-de-obra. Em função da aplicabilidade deste equipamento, estudos visando uma melhor avaliação deste aparelho são necessários. Assim sendo, este trabalho objetiva avaliar o desempenho do autopropelido tipo carretei enrolador Hidro-Roll ML 90/240, fabricado pela Metal Lavras, que utiliza o aspersor do tipo canhão hidráulico setorial Big River 76,2 mm, em condições de campo, seguindoas normas ISO 8224/1 (1985) e ISO 7749/2 (1990). Para este estudo, foram testadas três pressões (400, 450 e 500 kPa), três velocidades de recolhimento da mangueira (40, 70 e 120 m/h) e dois bocais (22 e 24 mm), com a finalidade de verificar a influência destes parâmetros na uniformidade de distribuição de água, intensidade de aplicação, lâmina média aplicada, rotação no eixo da turbina e as perdas de carga na mangueira e turbina. Utilizou-se ângulo setorial de operação de 270° em todos os testes. Observou-se, pelo teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade, que de maneirageral os maiores valores de CUC foram verificados para larguras de raixas correspondentes a 70% e 80% do diâmetro molhado pelo aspersor (DM). Além disto, na maioria dos testes observou-se que é possível trabalhar com pressão de 450 kPa e até mesmo 400 kPa, ao invés de 500 kPa, sem prejuízo considerável na uniformidade de distribuição de água. No que se refere à perda de cargana mangueira, constatou-se que a mesma aumenta com o enrolamento pelo carretei, já na turbina ocorreu o inverso. Isto ocorre porque o comprimento de mangueira em contato com o solo é cada vez menor, diminuindo o atrito, consequentemente a exigência de esforço na turbina é menor. Verificou-se também que a variação na velocidadede recolhimentodo carroaspersor é menor para velocidades menores. * Orientador: GeraldoMagela Pereira - UFLA ABSTRACT ROCHA, Felizardo Adenilson. Performance of a traveler irrigation equipment under field conditions. Lavras: UFLA, 2000. 80p. (Dissertation - Master ofScience in Agricultura! Engineering, Irrigationand Drainage)* The traveler systems represent an important step in the automation process of the irrigation methods. The utilization of that system has grown greatly, chiefly because of the increasing need of the reduction in the expenditure on labor cost. In terms ofthe applicability ofthis equipment, studies aiming at a better evaluation ofthis apparatus are needed. So, this work intended to evaluate the performance of the type coiling spool traveler equipment Hidro- RoU 90/240, manufactured by Metal Lavras, which utillizes the type sectorial hydrauhc cannon sprinkler Big River76,2 mm, under field conditions, foUowing the guidelines ISO 8224/1 (1985) and ISO 7749/2 (1990). For this study, three pressures (400, 450 and 500 kPa), three hose coiling velocities (40, 70 and 120 m/h) and two nozzles (22 and 24 mm) were tested with the purpose of verifying the influence of these parameters upon of water distribution uniformity, application intensity, applied average height, rotation on the turbine axis and the head losses in the hose and turbine. The sectorial operating angle of 270° was used in every test. It was observed by Tukey's test at the 5% levei of probability that in general way, the greatest values of CUC were verified for band breadhts corresponding to 70% and 80% ofthe diameter wetted by the sprinkler (WD). In addition, in most tests it was found that ist is possible to work with pressure of 400 kPa and even 400 kPa, rather than 500 kPa, without impairing the water distribution uniformity. The head loss in the hose increases with the coiling by spool, occuring the inverse on the turbine. The hose length in contact with the soil is every time lower, reducing the friction, demand lower effort. It was also verified that the variation in the coiling velocity is lower for lowest velocitys. * Advisor: Geraldo Magela Pereira - UFLA m 1 INTRODUÇÃO O principal objetivo da irrigação é fornecer uma quantidade adequada de água às plantas para prevenir o estresse hídrico que pode afetar, tanto em quantidade como em qualidade, a produção da cultura. A quantidade de água requerida em cada irrigação e o momento de sua aplicação são parâmetros governados pelas condições climáticas locais, tipo de cultura e seu estádio de crescimento, profundidade efetiva do sistema radicular e umidade do solo. Assim sendo, os sistemas de irrigação por aspersão são projetados e manejados de modo a fornecer uma quantidade de água que mantenha o solo com umidade em condições desejáveis, objetivando uma produtividade em níveis economicamente viáveis. O avanço tecnológico no setor de irrigação, tem proporcionado o surgimento de novos equipamentos pelos fabricantes. Neste contexto, o sistema autopropelido representa, sem dúvida, no processo de automatização dos métodos de irrigação, uma etapa que tem se expandido bastante, buscando principalmente uma redução nos gastos com mão-de-obra. Por outro lado, o custo variável dos sistemas autopropelidos pode tornar-se um fator limitante na escolha deste tipo de equipamento; porém, adotando-se um manejo adequado, muitas vezes é possível utilizar o sistema de irrigação em tempo inferior àquele para o qual foi projetado, economizando em termos de operação, com reflexos diretos nos custos de energia de bombeamento e mão-de-obra. Em função da grande aplicabilidade deste equipamento, vários estudos são feitos visando obter sua uniformidade de distribuição de água por ser este um dos critérios mais importantes paraavaliação de seu desempenho. Sabe-se, também, que estes testes são desenvolvidos em condições ideais, de acordo com os critérios das normas de controle de quaUdade. Entretanto, em condições de campo, verifica-se que este equipamento pode sofrer alterações em seu funcionamento, seja no desempenho hidráuUco do aspersor (por manutenção inadequada, variações de temperatura e umidade) ou no próprio equipamento, devido aos desgastes sofridos pelas partes móveis ao longo do tempo e tipo de solo quando submetido a condições adversas emcampo. Daí a importância dese reaüzar testes no campo, operando o sistema nas condições que prevalecem, quando em normal funcionamento. O sistema autopropelido é bastante prático e temtidoboa aceitação entre os produtores de cana-de-açucar e em destilarias de álcool, sendo utilizado na distribuição da vinhaça, junto com a água de irrigação, como forma de aproveitamento racional deste subproduto da produção do álcool. Entretanto, a feita de mão-de-obra qualificada para operá-lo temcontribuído para o seu uso de forma inadequada, levando a danos no equipamento e até mesmo a sérios acidentes de trabalho. Desta forma, todo o trabalho de pesquisa que vise orientar os produtores e operadores é de fundamental importância. Assim sendo, abando o interesse da indústria Metal Lavras LTDA, empresa que produz equipamentos de irrigação, ao do Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras, desenvolveu-se este trabalho com o objetivo de avaliar o desempenho do conjunto autopropelido Hidro-RoU ML 90/240 série compakta, acoplado com aspersor do tipo canhão hidráuUco Big River 76,2 mm, setorial de reversão automática, conforme as normas ISO 8224/1 (1985) e ISO 7749/2 (1990), sob diferentes condições operacionais de campo. Com essa iniciativa, serão geradas informações técnicas no que diz respeito ao seu funcionamento em campo, de interesse da empresa, bem como dos futuros consumidores e/ou profissionais da área, que terão informações mais qualificadas, facüitando a tomada de decisão. 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Características do sistema de irrigação por autopropelido O autopropelido foi um dos primeiros sistemas de irrigação mecanizados que surgiram no Brasil. Consta basicamente de um aspersor que se desloca sobre a área a ser irrigada, moinando faixas individuais. Após a irrigação de uma faixa, o equipamento é transportado para outra, seguindo uma seqüência de irrigação. No final desta seqüência, toda a área deverá estar irrigada e a máquina disponível para iniciar um novo ciclo de irrigação (Vilela, 1999). A irrigação por aspersão com sistema autopropelido surgiu da necessidade do mercado de irrigação, exigindo, cada vez mais, maiores áreas irrigadas, com menor utilização de mão-de-obra. O autopropelido é um equipamento que se locomove pela energia da água de irrigação, proporcionando, em relação à aspersão convencional portátil e semiportátil, grande economia de mão-de-obra. Scaloppi e Colombo (1995) destacam que, do ponto de vista prático, este equipamento apresenta razoável adaptação às culturas de porte elevado, notadamente as frutíferas, além de boa adaptação a terrenos irregulares. Por outro lado, observa-se a insuficiência de critérios específicos paradimensionamento, de uso generalizado, capazes de proporcionar um desempenho satisfatório e competitivo desses sistemas em diferentes condições. Os autopropelidos existem desde de 1960 em escala comercial nos Estados Unidos. No Brasil foram produzidos e comercializados por volta de 1975, os quais seguiram duas Unhas básicas de produção: propulsão por pistão e por turbinas hidráulicas (Folegatti, 1997). O mesmo autor relata que de acordo com tipo de tracionamento do equipamento no campo, existem no mercado dois sistemas: com uso de cabo de aço e com a própria mangueira de condução de água. A grande diferença que o modelo tracionado por mangueira apresenta em relação ao modelo tracionado por cabo de aço consiste no emprego de mangueira flexível de polietileno de média densidade (PEMD) para provocar o movimento do aspersor, instalado sobre um chassi com duas ou quatro rodas pneumáticas, devido ao tracionamento provocado pelo enrolamento da mangueira no carretei. Os componentes de um sistema completo tracionado por mangueira não diferem muito do modelo tracionado por cabo de aço, sendo a maior diferença a exclusão do cabo de aço. Para Danieletto (1990), a vida útil da mangueira de polietileno de média densidade é de aproximadamente 10 anos. Vale lembrarque em função do tipo de solo e do manejo, esta afirmação pode se alterar completamente. O autor comenta que o máximo raio de curvatura admitido por um tubo é dependente de sua classe de pressão, do módulo de elasticidade do material e da tensão admissível, que, por sua vez, variam em função do tempo de aplicação da carga e da temperatura. Vieira et ai. (1996), analisando a influênciado raio de curvaturana perda de carga em tubos de polietileno, verificou que para uma mesma velocidade de escoamento, verificou-se um aumento da perdade cargacom a redução do raio de curvatura. Para um tubo de 1", o acréscimo foi de 25,8% para um raio de curvaturade 0,32 m. No caso de mangueiras de sistemasautopropeUdos, em que o funcionamento ocorre em um sistema de carretei, portanto formando curvaturas, a perdade cargaserámenor quandotoda a tubulação estiver disposta sobre o terreno. Colombo (1991), equacionando o esforço de tração exigido por um autopropelido chuvisco, verificou que sobre carreador vegetado, a adoção de um coeficiente de atrito da ordem de 0,8 é recomendada, e parao caso de carreador em solo nú, um coeficiente de atrito da ordem de 0,55 é mais adequado. Segundo o autor, isto ocorreu porquea águaque irrigava a áreamolhava o local por onde a mangueira passava, reduzindo o atrito. A força de tração necessária para arrastar a mangueira é menor quando os carreadores contêm vegetação rasteira. Por exemplo, para arrastar 200 m de mangueira de 100 mm de diâmetro interno sobre um solo franco-arenoso sem vegetação, é necessária uma força de 2.086 kgf (20,86 kN), enquanto para arrastar a mesma mangueira em um terreno com vegetação, é necessária uma força de 1.632 kgf (16,32 kN). Além de exigir menor esforço de tração, o solo com vegetação faz com que a mangueira tenha maior tempo de vida útil (Ashabacher, 1978). Rocha (1998), analisando a influência de ângulos setoriais e pressão de serviço na uniformidade de distribuição de água de um equipamento de irrigação autopropelido, verificou que os valores de CUC: a) aumentaram até um comprimento de 70 m de mangueira desenrolada, diminuindo em seguida; b) Aumentaram com o aumento da pressão de serviço; c) Em condições de sobreposição, os maiores ângulos setoriais proporcionaram menores valores de CUC; d) A perda de carga na turbina diminuiu à medida que a mangueira foi enrolada; e) A perda de carga na mangueiraaumentou à medida que a mangueira foi enrolada. Oakes e Rochester (1986), citados por Charmelo (1990), estudando a utilização de energia em dois equipamentos autopropelidos acionados por pistão hidráuUco e turbina, concluíram que o mecanismo de pistão hidráuUco resulta em maior perda de água, enquanto o mecanismo de turbina resulta em maior perda de pressão. Eles consomem em torno de 6 a 7 % da energia de entrada para o funcionamento do pistão e da turbina, respectivamente. Os autores encontraram maior eficiência no uso da energia de entrada para a irrigação no equipamento tracionado por turbina, ocorrendo essa distribuição da seguinte forma: no sistema de pistão, 45% da energia foram consumidos pelas perdas por atrito e voltas da mangueira no carretei, e aproximadamente a mesma quantidade foi consumida na irrigaçãopropriamente dita; no sistema com turbina, as perdas por atrito e voltas da mangueira no carretei foram de 20%, e o uso de energia propriamentedita foi de 69%. Shull e Dylla (1979), ao trabalharem com um sistema autopropeUdo, simularam vários espaçamentos entre carreadores, sob diversas condições de vento, e verificaram que os menores espaçamentos entre carreadores proporcionaram uma melhor uniformidade de distribuição. Nestas condições ocorre uma apUcação de altas lâminas médias e normalmente estes espaçamentos não são operacionalmente eficientes devido ao maior trabalho necessário à mudança do equipamento entre faixas, rato constatado também por Frizzone (1992). O autor cita que os sistemas autopropelidos não são recomendados em áreas onde a velocidade do vento freqüentemente ultrapassa 2 m/s. Grant, Anderson e Rochester (1984) registram que em sistemas de irrigação autopropelido, a uniformidade de apUcação de água é geralmente inferior no início e fim da trajetória de apUcação do jato. Segundo os autores, menores ângulos setoriais de operação causam maior intensidade de apUcação para solos com baixa taxa de infiltração, este fator é limitante. De acordo com Addink et ai. (1983), o coeficiente de uniformidade de apUcação de água de um equipamento autopropelido de irrigação decresce caso a velocidade de deslocamento do carro aspersor ao longo do carreador não seja constante. Estes autores relatam que na literatura encontraram-se valores extremos de até 60% de variação na velocidade de deslocamento de autopropelidos. A causa desta variação é atribuída a variações no diâmetro do carretei enrolador de cabo de aço ou mangueira e a variações na velocidade de rotação do mecanismo propulsor. 2.2 Uniformidade de distribuição de água Sempre que a água proveniente da precipitação efetiva não for suficiente para atender a demanda hídrica das plantas e a disponibilidade de água do solo for esgotada a níveis que irão provocar redução significativa de produtividade, haverá necessidade de suprir as necessidades hídricas das culturas com a apUcação de água de irrigação (Gomide, 1998). Além disso, o rendimento da cultura está estreitamente relacionado com a uniformidade de distribuição de água (Bernardo, 1989). Rosa (1986), Tomazela (1996) e Pair (1968), estudando a uniformidade de distribuição de água num sistema de irrigação autopropelido, concluíram que ela é influenciada pelo tipo de perfil de distribuição do aspersor, pela velocidade e direção do vento, pressão de serviço, uniformidade de rotação do aspersor, altura de elevação do aspersor, diâmetro e tipo de bocal dos aspersores. Para Fischer e Wallender (1988), o tamanho do coletor e a duração do teste também produzem efeito significativo na determinação da uniformidade de distribuição de água do aspersor, uma vez que o coeficiente de variação (C.V.) diminui quando o diâmetro do coletor e a duração do teste são aumentados. Yanagi Júnior (1995) acrescenta que neste caso específico, o espaçamento entre carreadores e a velocidade de deslocamento do carro aspersor também influenciam a uniformidade de distribuição. Keller e Bliesner (1990) citam que os aspersores tipo canhão hidráuUco empregados nos autopropelidos necessitam operar com ângulo setorial para proporcionar maior uniformidade de distribuição; além disso, nestas condições o carreador por onde passa o carro aspersor permanece seco. Entretanto, o uso de aspersores setoriais aumenta a taxa de apUcação. Os próprios autores citam que entre os ângulos setoriais utilizados, o que produz um perfil mais uniforme é o de 210°; por outro lado, o perfil produzido pelo ângulo de 240°, e até mesmo de 270°, são quase tão bons quanto o de 210°, se considerarmos a sobreposição da lâmina aplicada por carreadores adjacentes. Alterações no ângulo setorial podem ocasionar variações no perfil de distribuição de água do aspersor, como demonstra a Figura 1. 2.0 r- 360* or 180° 330" Distância relativa do centro da faixa irrigada 240° 1.0 FIGURA 1. Perfis de distribuição de água de um aspersor autopropelido cobrindo diferentes ângulos setoriais Segundo Solomon (1979); Vories e Von Bernuth (1986), um fator que deve ser considerado ao avaliaraspersores é a variação na velocidade de rotação, pois ela afeta significativamentea intensidade de aplicaçãode água do aspersor. Li e Kawano (1998) observaram que o ângulo de contração do bocal afeta o perfil de distribuição e a rotaçãodo aspersor, sendo que a velocidade de rotação do aspersor decresce quando o ângulo de contraçãoaumenta. A uniformidade de distribuição de água na irrigação por aspersão tem sido objeto de muitos estudos. Christiansen (1965) propôs uma equação conhecida atualmente como Coeficiente de Uniformidade de Christiansen (CUC), ou seja: CUC = i--±ü— 100 (D n -X em que : CUC = coeficiente de uniformidade de Christiansen, %; x - precipitação média geral, mm; xi= precipitaçãoobservada em cada coletor, mm; n = número de coletores. O mesmo autor fez um comentário sobre a apUcação do CUC, afirmando que a principal vantagem está na simplicidade do cálculo, que fornece uma relativa informação da distribuição de água. Caso seja o CUC igual a 100% , conclui-se que a irrigação seráperfeitamente uniforme. Ele alerta que embora o CUC seja muito utilizado, ele é dependente dos desvios médios das medições em relação à média e não é muito sensível, pois duas diferentes distribuições de água podem produzir coeficiente de uniformidade semelhantes. Além do mais, desvios positivos e negativos são considerados de igual efeito, o que não é verdadeiro paraas plantas. Klar (1991), referindo-se a este coeficiente, relata que o termo Z-ii=i\xi~x\/n'* descreve o desvio absoluto médio em relação à média x . Isto significa que quanto menores os desvios absolutos em relação à média, maior o coeficiente de uniformidade. KeUer (1978), citado por Del Pino (1998), recomenda certos valores mínimos para o coeficiente de uniformidade: a) para culturas de alto valor econômico, especialmente aquelas com sistema radicular raso, o sistema de irrigação deve operar com altas uniformidades, isto é, coeficiente de uniformidade maior que 87%; b) para culturas típicas com sistema radicular médio e textura média do solo, o coeficiente de uniformidade deve estar entre 81a 87%; c) Para pomares ou culturas de sistema radicular profundo e forrageiras, nos quais a chuva é suficiente para manter a umidade do solo, o coeficiente de uniformidade deve variar entre 72 a 83%. O ângulo de inclinaçãodo bocal tem efeito no alcance e na alturado jato. Menores ângulos de inclinação implicam jatos mais rasantes e de menor alcance (MaroueUi, 1989). Em geral a velocidade do vento aumenta com a altura em relação ao solo, por isso os aspersores tipo canhão serem fabricados com ângulos de trajetória que vão de 18 a 32°, sendo mais recomendados aqueles que possuem entre 23 e 25° utilizados, principalmente em regiões sujeitas a ventos constantes (KeUer e Bliesner,1990). Para Pair et ai. (1969), a eficiência total de apUcação de água em sistemas por aspersão varia de 70% em regiões quentes e áridas, a 85% em regiões úmidas e frias. Os fatores que afetam diretamente ou indiretamente esta eficiência são o tamanho das gotas de água, a temperatura, a umidade relativa do ar, a velocidade do vento e a intensidade de aplicação do aspersor. A correta seleção, instalação e operação do aspersor é que vão determinar a eficiência do sistema, permitindo uma boa uniformidade de distribuição de água. Young (1973), citado por Solomon (1979), fez observações a respeito da influência do vento na uniformidade de distribuição. Para ele, mesmo que todos 10 os outros fatores conhecidos que influenciam a uniformidade de distribuição sejam mantidos constantes, algumas variações são esperadas; fato também confirmado pelo autor, que realizou vários testes para um mesmo aspersor e observou uma variação, no CUC, de 79,2% a 90,9%, sendo este resultado já esperado. Tarjuelo (1991) classificou o vento segundo três níveis de velocidade: vento fraco (0 a 2 m/s); vento mediano (2,1 a 4 m/s), e vento forte (acima de 4 m/s). Este mesmo autor cita que a uniformidade de distribuição diminui 20% quando a velocidade do vento passa de valores menores que 2 m/s a valores superiores a 4 m/s, o que permite recomendar a interrupção da irrigação nas condições de ventos fortes. Pereira (1995), simulando as perdas de água por evaporação e a uniformidade de distribuição na irrigação por aspersão convencional, constatou que as perdas de água por evaporação e arrastamento pelo vento variam de 9,25 a 11,50 % do volume de água aplicado, sendo que as perdas por evaporação durante o trajeto do jato dágua foram praticamentedesprezíveis. Olitta (1981) e Vilela (1995) afirmam que, de modo geral, gotas com diâmetro menor que lmm são facilmente arrastadas pelo vento, enquanto gotas acima de 4 mm de diâmetro tendem a danificar as partes tenras das plantas e a causar desagregação superficial do solo, podendo ocasionar problemas de encrostamento e erosão. O mau uso do recurso água em escala mundial vem afetando a quaUdade de um outro fator, o solo. Nos países em desenvolvimento, praticamente a metade das terras aráveis irrigadas necessitaria de recuperação imediata, devido à salinidade e à deficiência de drenagem. Ao mesmo tempo, 30% das terras aráveis na América Central, 17% na África, 20% no sudoeste daÁsia e 36%no sudeste asiático estão sendo afetadas pela erosão e pela esterilidade do solo (Ryff, 1995). 11 Isto demonstra que o espectro de gotas formado por aspersores é de grande importância, podendo se destacar duas razões: primeiro porque gotas pequenas são sujeitas à deriva devido ao vento, sofrendo distorção no jato aplicado; segundo porque gotas maiores possuem maior energia cinética, a que é transferida à superfície do solo, causando deslocamento das partículas e empoçamento, o que resulta no selamento da surperfície, escoamento superficial (runqff) e conseqüente erosão do solo (Kohl, 1974; Alves Sobrinho e Bonomo, 1996). 2.3 Aspectos econômicos Os custos de implantação de um sistema de irrigação constituem importante aspecto a serconsiderado na seleção e no uso de determinado tipo de aspersão, pois são relativamente elevados e refletem diretamente nos custos operacionais do sistema utilizado. Membros de missãotécnica da FAO/Banco Mundial, citados por Aguirre et ai. (1989), examinaram custos de implantação, operação e manutenção de projetos privados de irrigação na região nordeste do Brasil, confrontando dois tamanhos de área (dois e seis hectares) e dois tipos de fonte de energia para bombeamento (elétrica e diesel). Os resultados obtidos permitiram concluir, além de outros aspectos, que independente da fonte de energia, o custo de investimento por hectare decrescia com o aumento da área irrigada em decorrência da indivisibiUdade de certos componentes dos sistemas de irrigação. Os custos operacionais e de manutenção ou variáveis abrangem, essencialmente, os dispêndios realizados com lubrificantes, mão-de-obra, reparos dos equipamentos e da infra-estrutura utilizados na operação do sistema de irrigação e energia, sendo esta, nãoraro, o principal item do custovariável. 12 Scaloppi (1985) comparou o consumo de energia entre os sistemas de irrigação por aspersão convencional, pivô central e autopropelido. Os resultados obtidos mostraram que o sistema autopropeUdo foi o de maior consumo energético, superando todos os outros sistemas, e que os motores acionados a óleo diesel apresentam consumo de energia, requerida no bombeamento, seis vezes superiorao dos motores elétricos. Melo (1993), analisando os custos de três sistemas de irrigação em Minas Gerais, para áreas entre 60 e 80 hectares, operando com motores a diesel, observou que o custo de implantação de um sistema autopropelido é de U$ 2.65l/ha, ficando o preço um pouco acima dos pivôs centrais (U$2.573/há). Já na aspersão convencional semiportátil, este custo é relativamente baixo, ficando em torno de U$1.753/ha. Por outro lado, dados mais recentes demonstram que o custo de instalação do autopropelido, para áreas superiores a 40 hectares, oscila entre U$900 a U$2.100/ha, inferior à aspersão convencional, que está na faixa de U$ 1.700 a U$3.000/ha. Para pivôs centrais, este custo é de U$900 a 1.500/ha (Catálogo Valley,1999). A mangueira é a parte mais sensível do sistema autopropeUdo devido ao seu alto custo, que variade 25 a 50% do preço de venda do equipamento, dependendo do comprimento da mangueira (Catálogo Metal Lavras, 2000). 13 3 MATERIAL E MÉTODOS Avaliou-se, com este trabalho, o desempenho de um equipamento autopropelido em condições de campo. Foram avaliadas três pressões (400, 450 e 500kPa), três velocidades de recolhimento da mangueira (40, 70 e 120m/h) e dois diâmetros de bocais (22 e 24 mm), todos dentro das especificações recomendadas pelo fabricante, com a finalidade de verificar a influência destes parâmetros na umformidade dedistribuição deágua, intensidade de apUcação de água, lâmina média aphcada, rotação da turbina e perdas de carga na turbina e mangueira. Utiüzou-se um ângulo setorial para o aspersor de 270°, em todos os testes, por recomendações do fabricante e da literatura consultada. 3.1 Descrição da área experimental Os trabalhos foram conduzidos no campo experimental da empresa Metal Lavras, situadano município de Lavras-MG. As características físicas deste local foram determinadas no Laboratório de Solos da Universidade Federal de Lavras (UFLA). Através da análise reahzada pelas amostras retiradas ao longo do carreador, o solo foi classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo, apresentando classificação textural argilosa, conforme diagrama de classificação de solos (Andrade e Souza, 1993?). A área de testes apresentava 120 m de largura por 250 m de comprimento, sendo parcialmente gramada e com declividade inferior a 1%, tanto no sentido longitudinal como no sentido transversal. A captação d'água para os testes foi realizada por dois conjuntos motobomba, da seguinte forma: um primeiro conjunto motobomba foi instalado próximo a um córrego, bombeandoágua até um reservatório com volume de 40 14 m3, situado ao lado da área experimental. Neste local, outro conjunto motobomba captavaa água para os testes. Esteprocedimento ocorreu durante os testes com os dois conjuntos funcionando simultaneamente. Cada conjunto tinha as seguintes características: motor diesel MWM turbo com 6 cilindros, rotação de 1750 rpm, bomba FAL 125/100/40 com capacidade de 125 m3/h. 3.2 Caracterização do equipamento autopropelido Hidro-Roll ML O equipamento autopropeUdo avaliado neste trabalho foi o Hidro-Roll ML, modelo 90/240, serie compakta, fabricado e comerciaUzado pela empresa Metal Lavras Sistemas de Irrigação, situada no município de Lavras-MG. Trata- se de um modelo recentemente lançado no mercado e que emprega uma tecnologia moderna, diferente dos modelos até então existentes: O conjunto autopropelido possui as características construtivas, relatadas na Figura 2. Maiores detalhes são apresentados na Figura 2B, em anexo. • estrutura em tubos de aço quadrados e retangulares; • redutor de 2 velocidades; > . • turbina em alumínio de alta performance; • sistema de velocímetro digital por rolo contado (medição direta na mangueira); • proteção docarretei em plástico ABS; • fim de curso automático; • possibilidade degirototal (360°) do carretei. ._:•>'••,{. A velocidade de recolhimento da mangueira se dá através de um instrumento eletrônico computadorizado, o Irrigamatic 100, marca Matermacc, que monitora e regula automaticamente velocidades que vão de 5 a 200 m/h., de acordo com a lâmina de água a seraplicada. É composto por central eletrônica computadorizada, que está interligada por um cabo a um conjunto 15 T O M A D A D E P R E S S à O N A S A ÍD A D A T U R B IN A T O M A D A D E P R E S S à O N A E N T R A D A D A T U R B IN A T ( T O M A D A D E P R E S S à O N A E N T R A D A D A M A N G U E IR A V IS T A F R O N T A L P A IN E L D IG IT A L T O M A D A D E P R E S S à O N O A S P E R S O R T O M A D A D E P R E S S à O N A S A ÍD A D A M A N G U E IR A FI G U R A 2. C on ju nt o au to pr op el id o H ID R O -R O L L 90 /2 40 . rolo medidor (rolete), que se movimenta quando a mangueira está sendo enrolada. Este rolete possui um sensor que transmite um sinal à central eletrônica que promove o acionamento de um micro motor acoplado a uma válvula by-pass, fechando a mesma de forma a manter a velocidade de recolhimento constante. A velocidade é monitorada a cada 0,80 m de mangueira recolhida, fechando gradativamente a válvula by-pass, mantendo a velocidade programada estabilizada. Maiores detalhes podem ser observados pela Figura 3B, em anexo. O equipamento apresenta ainda a característica de possuir um fim de curso automático (parada automática). A parada se dá quando uma haste metálica acoplada na mangueira, próxima ao carro aspersor, desloca para trás uma barra na parte inferior do carretei, interligada ao redutor por uma cabo metálico, que promove o acionamento de uma chave seletora para a posição desacoplado (desengrenado). Nesta posição, a caixa redutora não transmite o movimento para o carretei que enrola mangueira, e com isso o carro aspersor pára. A caixa redutora permite duas posições de trabalho: posição 1, para velocidades menores ( 0 a 50 m/h), e posição 2, paravelocidades maiores (50 a 200 m/h). Sobre o carro aspersor foi instalado um canhão hidráuUco da marca Sime, de fabricação itaüana, modelo Big River 76,2 mm, com ângulo de inclinação do bocal de 25° (Figura 3), de reversão lenta e automática (feita por um conjunto de engrenagens), diferente dos modelos tradicionais, que utilizam um sistema composto por braço reversor e balancim para promover seu funcionamento. Este equipamento possui uma mangueira de poUetileno de média densidade (PEMD), diâmetro nominal de 90 mm, PN 8 e espessura de 6,7 mm, possuindo 240 m de comprimento, com um peso de 6,37 kg por metro linear quando cheia de água. 17 FIGURA 3. Aspersor Big Riverde reversão lenta e automática . Seu mecanismo propulsor é dotado de uma turbina, operando, neste caso, com um bocal de 32 mm que direciona o jato d'água que toca nas paletas da turbina, proporcionando mais eficiência ao sistema. Este modelo permite irrigar faixas de até 2,4 hectares por vez, operando com vazões que vão de 40 a 80 m3/h. O tambor enrolador da mangueira possui largura de 1,20 m e diâmetro de 1,55 m. Para recolher a mangueira, existe um par de engrenagens, interligadas por corrente, que acionam um eixo de rosca cruzada (barra guia) quando o equipamento está em funcionamento, orientando uniformemente o enrolamento da mangueira no carretei c evitando que a mangueira enrosque (monte) durante seu recolhimento (Figura 3B, em anexo). O sistema de propulsão é constituído por uma turbina, acionada pela própria água de irrigação. A água passa pela turbina (tipo pelton), que está interligada através de polia e correia a uma caixa redutora de velocidade. Esta caixa aciona o sistema de engrenagens que promove o giro do carretei, responsável pelo enrolamento da mangueira e o conseqüente movimento do carro aspersor. 18 3.3 Procedimento de campo No estudo do desempenho de equipamentos de irrigação, vários são os parâmetros necessários para uma correta análise. Com relação ao autopropeUdo, deve se levarem contao comportamento do conjunto aspersor e carretei. Neste caso, para verificar suas características hidráulicas, é necessário determinar alguns parâmetros exigidos pelas normas de qualidade internacional ISO. £224/1 (1985) e ISO 7749/2 (1990), que discorrem sobre o método de avaliação do autopropelido em condições de campo. A metodologia proposta pelas normas é descrita a seguir. 3.3.1 Uniformidade de distribuição de água Na determinação daumformidade de distribuição de água foi utilizado o coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC). Para isso, foram distribuídas 3 linhas de coletores na posição perpendicular à direção de deslocamento, com espaços equidistantemente de 3 m, sendo a distância das mesmas, em relação ao carretei enrolador, de 72 m, 75 m e 78 m, respectivamente. Os coletores utilizados nos testes foram de PVC rígido, fabricados pela Fabrimar, e foram instalados sobre hastes de alumínio a 0,60 m do solo, possuindo as dimensões de 80 mm de diâmetro por 75 mm de altura. Em cada Unha foram colocados 100 coletores, 50 de cada lado do carro aspersor, sendo o espaço entre eles de 1 m a partir do aspersor (canhão hidráuUco), ficando um espaço de 2 m, no centro daUnha de coletores, para passagem do carro aspersor. Sobre o carro aspersor (com .1,95 m delargura), notubo de subida, foi instalado o canhão hidráuUco, de forma que a distância vertical entre a seção de captação do coletor e o bocal do aspersor fosse de aproximadamente 1,13 nv superior ao 19 valor mínimo de 0,50 m exigido pela norma ISO 7749/2 (1990). A Figura 4 mostra uma vista parcial da distribuição das linhas de coletores na área experimental. FIGURA 4. Vista parcial da distribuição das linhas de coletores na área experimental. Ao lado da área experimental, a aproximadamente 50 m das linhas de coletores, foi montada um mini estação meteorológica digital da marca Davis, instalada a uma altura de 3 m, permitindo obter dados instantâneos de umidade relativa do ar, temperatura do ar, velocidade e direção do vento, de onde foi feito o acompanhamento das condições atmosféricas locais durante a realização dos testes. Os testes foram conduzidos no mês de fevereiro de 2000, em períodos do dia em que a velocidade do vento era baixa ou nula, o que ocorreu geralmente nas primeiras horas do dia e no final da tarde. A velocidade do vento no decorrer dos testes se manteve inferior a 1,5 m/s. 20 Com a finalidade de determinar as perdas por evaporação dura coleta de dados e posteriormente corrigir os volumes de água colet^^^,^ utilizaram-se 3 coletores extras, colocados ao lado da área de teste. Nestes coletores, colocou-se um volume de água conhecido (com auxilio de uma proveta graduada) no início do teste. No final do teste, mediu-se o volume de água contido nos coletores, e pela diferença de volume foi obtida a evaporação, sendo considerada a média desses valores paracálculo. Em função da forma do perfil apresentado pelos aspersores tipo canhão ser normalmente bastante irregular, torna-se necessário simular a sobreposição da lâmina de água apUcada para diferentes condições de funcionamento em campo, ou seja, diferentes condições de vento. Caso o deslocamento do carroaspersorem cada faixa ocorraem direção oposta ao da faixa imediatamente anterior, podem ocorrer duas formas de sobreposição na área: lado direito com lado esquerdo do perfil de distribuição de água e lado esquerdo com lado esquerdo, o que é mais freqüente para os autopropelidos tracionados a cabo. Parauma mesma direção de deslocamento, a sobreposição se efetua sempre lado direito com lado esquerdo. Esta foi a situaçãoadotadano estudo por ser a que normalmente se utiliza na prática parao equipamento em questão. Na determinação da uniformidade de distribuição de água, seguiu-se o seguinte procedimento: primeiramente foi considerada, como lâmina mínima, para fins de cálculo, aquela correspondente à intensidade de apUcação de no mínimo 0,25 mm/h no coletor, conforme recomendação da norma ISO 7749/2 (1990). O diâmetro molhado efetivo, em cada teste, foi definido como sendo o alcance obtido pela média das lâminas médias mínimas resultantes em cada lado do carreador (lado direito e lado esquerdo). Em seguida, e conforme o procedimento descrito anteriormente, foi obtida a largura de faixa irrigada 21 Uã*i*'A££fáÊFèUmk—ti ri ,i itmBM BIBLIOTECA CENTRAL - UFLA f considerando a média das 3 Unhas de coletores. A largura de faixa resultante encontrada foi considerada a mesma para cada uma das 3 Unhas de coletores. Posteriormente, foi determinado o coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC) para cadauma das linhas decoletores. Estametodologia foi seguidapara todos os testes. Utilizando-se a planilha eletrônica e os valores de precipitação encontrados em cada Unha de coletor, simulou-se a distribuição de água para diferentes espaçamentos entre carreadores, ou seja, 100%, 80%, 70% e 60% do valor do diâmetro molhado do teste em questão. Deve-se saüentar que estas simulações foram realizadas seguindo recomendações de Vilela (1999) e baseando-se na Tabela 1, a qual leva em consideração a velocidade do vento sobre a área. Ou seja, ao realizar um sobreposição de 80% do diâmetro molhado (DM), admite-se que a área se encontranuma condiçãode vento nulo. Mediante as condições atmosféricas presentes na área, emprega-se a situação de superposição do jato que melhor se adapta à reaUdadelocal, de maneira a obter a melhor uniformidade de distribuição de água sobre a área. Posteriormente, com os resultados das simulações, foram gerados os gráficos para analisar a variabilidade da lâmina de água aplicadapara as situações citadas. TABELA 1. Largura da faixa molhada ou espaçamento entre carreadores em função do diâmetro molhado pelo canhão e da velocidade do vento. Velocidade do vento (m/s) Largurada faixa (m) sem vento 80% do diâmetro molhado pelo aspersor até 2,2 70 a 80% do diâmetro molhado pelo aspersor 2,2 a 4,7 60 a 70% do diâmetro molhado pelo aspersor acima de 4,7 50 a 60%do diâmetro molhadopelo aspersor 22 3.3.2 Intensidade de precipitação A escolha do aspersor está diretamente relacionada com o tipo de solo, mais especificamente com a capacidade de infiltração de água apresentada pelo mesmo e a intensidade de precipitação de água do aspersor. Sabe-se que para aplicar uma quantidade de água adequada e evitar escoamento superficial, a intensidade de precipitação de água deve ser igual ou inferior à capacidade de infiltração do solo. Em sistemas autopropelidos, nos quais um grande volume de água é apUcadoem tempo relativamente pequeno, este parâmetro nunca deve ser desconsiderado, devendo ser corretamente calculado. Em sua determinação, primeiramente foi determinado o volume médio aplicado, tomando-se a média aritmética da evaporação ocorrida nos coletores, acrescentando-se a esse o volume médio coletado em cada teste. Em seguida, dividindo-se o volume médio aplicado pela seção transversal dos coletores, foi encontrada a lâmina média aplicada, seguindo os critérios adotados anteriormente. De posse da lâmina média aplicada, a intensidade de apUcação média sobre os coletores foi calculada dividindo a lâmina média coletada pelo tempo de apUcação sobre os coletores, obtido com o auxílio de um cronômetro digital. De posse destes dados, pôde-se gerar o perfil de distribuição de água do aspersor para as diversas condições de operação. Outra informação obtida foi o tempo de rotação gasto para o aspersor cobrir o ângulo de 270° . Para isto, foram feitas 3 leituras utilizando um cronômetro digital com precisãode centésimos de segundos, sendo a média das leituras a rotação considerada. 23 3.3.3 Perda de carga no sistema Em cada teste foram feitas leituras de pressão, através de tomadas instaladas na entrada e saída da turbina e da mangueira, com a finalidade de obter, pela diferença de pressão, a perda de carga na turbina e na mangueira, respectivamente como pode ser visto pela Figura 2. As tomadas de pressão na turbinaforam do tipo engaterápidopara permitir leiturasinstantâneas e precisas; já na mangueira a leitura, foi realizada com manômetros fixos devido à dificuldade de leitura ocasionada pela movimentação do carretei enrolador. As pressões no canhão hidráuUco, turbina e mangueira foram medidas por um manometro de Bourdon com gUcerina, previamente aferido, com escada de 1 a 1500 kPa. A perda de carga foi determinada para as pressões de 400 e 500 kPa, para o aspersor trabalhando com bocal de 22 e 24 mm e para a máquina operando com velocidade de recolhimento da mangueira de 40, 70 e 120 m/h. As perdas de carga na turbina e na mangueira, para cada teste, foram determinadas para 2 posições do carro aspersor: com 15 e 160 metros de mangueira desenrolada. Além da pressão, foi medida a rotação no eixo da turbina através de um Tacômetro digital, marca Dynapar, modelo HT 100. 3.3.4 Velocidade de recolhimento da mangueira Atualmente, uma nova geração de equipamentos autopropelidos tem surgido no mercado, diferente dos modelos tradicionais existentes até então. Estes são dotados com tecnologias mais avançadas, sendo mais versáteis e sofisticados (computadorizado), capazes de minimizar ao máximo as alterações na velocidade de recolhimento, facilitando o manejo da irrigação. 24 Com o objetivo de verificar a velocidade de recolhimento, mediu-se, com estacas espaçadas de 30 m emum trecho total de 90 m, o tempo necessário para queo carro aspersor percorresse o comprimento conhecido entre as estacas ao longo do carreador. Em todos os testes foi verificada a velocidade de recolhimento de 90 m de mangueira, ou seja, entre 120 e 30 m de mangueira desenrolada. 25 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Análise da uniformidade de distribuição de água do canhão Os valores médios dos Coeficientes de Uniformidade de Christiansen (CUC) em função das três velocidades de recolhimento (40, 70 e 120 m/h), três pressões de serviço (400, 450 c 500 kPa) e dos dois diâmetros de bocais utilizados ( 22 e 24 mm), para o aspersor operando com angulo de 270°, podem ser observados nas Figuras 5, 6, 7, 8, 9 e 10. Tais informações foram simuladas para uma condição de largura de faixa irrigada correspondente a 100%, 80%, 70% e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor. 400 450 Pressão (kPa) 500 • Com 100% do DM • Com 80% do DM Q Com 70% do DM d Com 60% do DM FIGURA 5. Valores de CUC médios para a velocidade de recolhimento de 120 m/h, com aspersor operando com bocal de 22 mm, nas quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 26 400 450 Pressão (kPa) 500 HCom 100% de DM a Com 70% do DM • Com 80% do DM d Com 60% do DM FIGURA 6. Valores de CUC médios para a velocidade de recolhimento de 120 m/h, com aspersor operando com bocal de 24 mm, nas quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 450 Pressão (kPa) HCom 100% do DM s Com 70% do DM • Com 80% do DM D Com 60% do DM FIGURA 7. Valores de CUC médios para a velocidade de recolhimento de 70 m/h, com aspersor operando com bocal de 22 mm, nas quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 27 400 450 Pressão (kPa) 500 BCom 100% do DM q Com 70% do DM • Com 80% do DM D Com 60% do DM FIGURA 8. Valores de CUC médios para a velocidade de recolhimento de 70 m/h, com aspersor operando com bocal de 24 mm, nas quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 9b 90- 85 80- 75- 70- 65- 60- 55 - 50 400 450 Pressão(kPa) 500 a Com 100% do DM E3Com 70% do DM • Com 80% do DM D Com 60% do DM FIGURA 9. Valores de CUC médios para a velocidade de recolhimento de 40 m/h, com aspersor operando com bocal de 22 mm, nas quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 28 400 450 Pressão (kPa) 500 sCom 100% do DM B Com 70% do DM • Com 80% do DM D Com 60% do DM FIGURA 10. Valores de CUC médios para a velocidade de recolhimento de 40 m/h, com aspersor operando com bocal de 24 mm, nas quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor Pelos resultados obtidos pela análise estatística, observou-se que, de maneira geral, os maiores valores de CUC foram verificados para as condições em que a sobreposição estava entre 70 e 80% do diâmetro molhado (DM) pelo aspersor (Tabela 2). Portanto, as larguras de faixa mais recomendadas devem ser aquelas correspondentes a estas situações. Nestas circunstâncias, e considerando apenas as sobreposições, verificam-se, também, os maiores espaçamentos entre carreadores, e obviamente um menor custo por área irrigada; além de uma uniformidade dentro do limites aceitáveis (CUC acima de 75%). Aliado a isto, nestas duas condições simuladas, a velocidade do vento fica abaixo de 2,2 m/s, enquadrando-sc na faixa de velocidade de vento recomendada para sistemas autopropelidos (Shull e Dylla, 1979). Para valores de velocidade do vento acima de 2,2 m/s, estes mesmos autores recomendam parar a irrigação. Do ponto de vista prático, a melhor sobreposição a ser adotada vai depender das condições de vento sobre a área a ser irrigada. 29 TABELA 2. Valores médios de CUC e resultado da análise estatística, em função de quatro simulações de largura de faixa irrigada >, 80, 70 e 60%^do diâmetro molhado pelocorrespondentes a ] Especificação do teste P400B22V40 P450B22V40 P500B22V40 P400B24V40 P450B24V40 P500B24V40 or. Coeficiente de Uniformidade de Christiansen (%) 100% do DM 80% do DM 70% do DM 60% do DM 82,48b 92,27a 82,16b 87,99a 79,37b 90,64a 74,12c 82,26b 73,26c 79,54b 73,37c 79,49c 69,91c 55,03c 68,63d 65,73c 72,39c 59,22d 91,21a 83,39b 91,09a 87,55a 89,95a 84,59b P400B22V70 72,02b 85,33a 74,09b 69,10b P450B22V70 62,05b 86,27a 90,70a 86,93a P500B22V70 54,95d 82,49c 91,93a 85,77b P400B24V70 67,63b 84,71a 79,64a 69,57b P450B24V70 63,04c 88,76a 87,53a 78,78b P500B24V70 73,43b 84,14a 71,29b 65,46c P400B22V120 66,29c 87,13a 83,09a 74,90b P450B22V120 64,29c 84,60a 82,20a 75,42b P500B22V120 72,24c 88,89a 78,56b 73,33c P400B24V120 62,26b 82,41a 80,41a 75,37a P450B24V120 62,38c 82,60a 80,66a 73,58b P500B24V120 68,88c 83,27a 77,44b 70,44c 1médias seguidas por letras distintas, na horizontal, diferem estatisticamente entre si ao nível de 5% (Tukey); P400 - pressão de 400 kPa no aspersor; B22 - bocal de 22 mm; V120 - velocidade de enrolamento programada de 120 m/h; DM - diâmetro molhado pelo aspersor (m); 100% do DM - largura da faixa correspondente a 100% do diâmetro molhado pelo aspersor. Contudo, quando se comparou a simulação equivalente a 100% do DM com a de 60% DM, os resultados de CUC se mostraram geralmente inferiores para a simulação de 100% do DM, ou seja, sem sobreposição do jatos d'água, 30 como mostra a análise estatística (Tabela 2). Porém, comparando-se estas duas situações citadas (60 e 100% do DM) comaquelas correspondentes a 70 e 80% do DM, elas se mantiveram normalmente inferiores. Esta situação demonstra que: primeiro - a superposição do jato torna-se necessária, em sistemas autopropelidos, para corrigir as distorções no perfil de distribuição jje água, comum neste sistema. Segundo - lâminas mais uniformes sobre a área irrigada são conseguidas com a superposição dos jatos. Por outro lado, pôde-se notar claramente a existência de uma condição ótima de sobreposição dos jatos que proporciona um melhor CUC; a partir daí, aumentando a sobreposição, o CUC diminuiu. Este fato é facilmente verificado pelas Figuras 5 a 10, segundo os quais aumentando a sobreposição dos jatos de 80% do DM até 60% do DM, o CUC tendeu a cair. Isto ocorreu porque uma quantidade cada vez maior de água era aplicada em faixas cada vez menores, aumentando, portanto, a superposição dos jatos, o que significa lâminas maiores no centro da faixa irrigada, como é mostrado pelas Figuras que vão de 11 a 22. Estas figuras demonstram o perfil de distribuição de água do aspersor para as condições citadas anteriormente. Nota-se que para as condições de faixa irrigadacorrespondentes a 70% e 80% do DM, a lâmina tendeu a ser mais uniforme (constante) que nas demais situações, o que é confirmado pelos maiores valores de CUC encontrados nestes casos. Analisando-se a Tabela 3, observou-se pelo teste de Tukcy em nível de 5% de probabilidade, que para um mesmo bocal e velocidade de recolhimento da mangueira , as simulações correspondentes a 70 e 80% do DM sugerem que na maioria dos testes, ao invés de operar com pressão de 500 kPa, o aspersor pode trabalhar com a pressão de 450 kPa, ou até mesmo 400 kPa, sem prejuízo 31 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Largura da faixa irrigada (m) 100% -80% .70% -60% FIGURA 11. Perfil de distribuição de água do aspersor operando com pressão de 400 kPa, bocal de 22 mm e velocidade de 120 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 10 20 30 40 50 60 70 80 Largura da faixa irrigada (m) 100% -80% .70% 100 60% FIGURA 12. Perfil de distribuição de água do aspersor operando com pressão de 400 kPa, bocal de 24 mm e velocidade de 120 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 32 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Largura da faixa irrigada (m) 100% -80% •70% -60% FIGURA 13. Perfil de distribuição deágua doaspersor operando com pressão de 400 kPa, bocal de 22 mm e velocidade de 70 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80, 70e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 20 30 40 50 60 70 Largura da faixa irrigada (m) 100% -80% -70% 100 -60% FIGURA 14. Perfil de distribuição de água do aspersor operando com pressão de 400 kPa, bocal de 24 mm e velocidade de 70 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80, 70e 60%do diâmetro molhado pelo aspersor 33 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 Largura da faixa irrigada (m) 100% 80% 70% t 60% FIGURA 15. Perfil de distribuição de água do aspersor operando com pressão de 400 kPa, bocal de 22 mm e velocidade de 40 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Largura da faixa irrigada (m) 100% — -80% • 70% 60% FIGURA 16. Perfil de distribuição de água do aspersor operando com pressão de 400 kPa, bocal de 24 mm e velocidade de 40 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 34 10 20 30 40 50 60 70 Largura da faixa irrigada (m) 100% -80% .70% 100 60% FIGURA 17. Perfil de distribuição de água doaspersor operando com pressão de 500 kPa, bocal de 22 mm e velocidade de 120 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80,70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor ou 27 24 f21- E. 18 g 15 E 12 •ta -* 9 v 6 ^""^!* \^—^/^ *?\Z'"'--„.-"-. 3- 0 •••••!•' 1' i'''' i'' N^C^. • i • •• * •' i •' • • 10 20 30 40 50 60 70 80 Largura da faixa irrigada (m) 100% -80% -70% 90 100 60% FIGURA 18. Perfil de distribuição de água do aspersor operando com pressão de 500 kPa, bocal de 24 mm e velocidade de 120 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 35 30 40 50 60 70 Largura da faixa irrigada (m) 100% -80% -70% 100 60% FIGURA 19. Perfil de distribuição de água do aspersor operando com pressão de 500 kPa, bocal de 22 mm e velocidade de 70 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 27 24 21 18 15- 12 9 6- 3- v, \ ,/' 0^ 1 ' ' ' l ' ' ' ' 1' ' • • 1 ' •' • 1 1 ' ''•' "l 1 ' I ' 1 II II I 1• ' ' '1 I ' • I 1'• I I 10 20 30 40 50 60 70 80 Largura da faixa irrigada (m) 100% -80% -70% 90 100 60% FIGURA 20. Perfil de distribuição de água do aspersor operando com pressão de 500 kPa, bocal de 24 mm e velocidade de 70 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% do diâmetro molhado pelo aspersor 36 30T 20 30 40 50 60 70 Largura da faixa irrigada (m) 100% -80% -70% 100 60% FIGURA 21. Perfil de distribuição deáguadoaspersor operando com pressão de 500 kPa, bocal de 22 mm e velocidade de 40 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80, 70 e 60% dodiâmetro molhado pelo aspersor 10 -t-1- 20 30 40 50 60 70 Largura da faixa irrigada (m) 100% -80% 100 -70% 60% FIGURA22. Perfil de distribuição de água do aspersoroperando com pressão de 500 kPa, bocal de 24 mm e velocidade de 40 m/h, para as quatro condições simuladas, 100, 80,70 e 60%do diâmetro molhado pelo aspersor 37 considerável da umformidade de distribuição, já que, neste sistema, valores de CUC acima de 75% são considerados satisfatórios (Keller e Bliesner, 1990). TABELA 3. Valores médios de CUC e resultado da anáhse estatística para um mesmo bocal e velocidade de recolhimento, em função de quatro simulações de largura de faixa irrigada correspondentes a 100, 80, 70e 60% dodiâmetro molhado pelo aspersor.1 Especificação Coeficiente de Uniformidade de Christiansen (%) do teste 100% do DM 80%doDM 70% do DM 60%doDM P400B22V40 P450B22V40 P500B22V40 69,91a 55,03b 68,63a 91,21a 83,39b 91,09a 82,48b 92,27a 82,16b 74,12b 82,26a 73,26b P400B24V40 P450B24V40 P500B24V40 65,73b 72,39a 59,22c 87,55a 89,95a 84,59a 87,99a 79,37b 90,64a 79,54a 73,37b 79,49a P400B22V70 P450B22V70 P500B22V70 72,02a 62,05b 54,95c 85,33a 86,27a 82,49a 74,09b 90,70a 91,93a 69,10b 86,93a 85,77a P400B24V70 P450B24V70 P500B24V70 67,63ab 63,04b 73,43a 84,71ab 88,76a 84,14b 79,64b 87,53a 71,29c 69,57b 78,78a 65,46b P400B22V120 P450B22V120 P500B22V120 66,29b 64,29b 72,24a 87,13a 84,60a 88,89a 83,09a 82,20a 78,56a 74,90a 75,42a 73,33a P400B24V120 P450B24V120 P500B24V120 62,26a 62,38a 68,88a 82,4la 82,60a 83,27a 80,41a 80,66a 77,44a 75,37a 73,58a 70,44a médias seguidas por letras distintas (para um mesmo bocal e velocidade), na vertical, diferem estatisticamente entre si ao nível de 5% (Tukey). Além disto, considerando-se o consumo de óleo diesel em função da potência do motor, citado por Bernardo (1989), um aumento de 400 kPa para 500 kPa na pressão de serviço do aspersor implica em um aumento no consumo deóleo diesel, emlitros por m2 irrigado, daordem de 13,26%, podendo chegar a 25,37%. 38 A partir dos valores de largura média de faixa irrigada (espaçamento entre carreadores) correspondentes a 70 e 80% do DM médio obtidos nos testes (Tabela IA), foram obtidas as lâminas médias sobre os coletores para cada diâmetro de bocal, pressão de serviço e velocidade do carro aspersor avaliada. Nota-se, pelas Tabelas 4 e 5, que para uma mesma pressão de serviço, aumentando-se a velocidade de recolhimento da mangueira, houve uma redução na lâmina média aplicada, uma vez que o tempo para irrigar uma mesma área é cada vez menor. Além disto, para um mesmo bocal e velocidade, o aumento na pressão de serviço não mostrou uma tendência clara de aumento ou diminuição na lâmina média aplicada sobre os coletores. Nas Tabelas 4 e 5 são mostrados os resultados de intensidade de precipitação média sobre os coletores para uma largura média de faixa (espaçamento entre carreadores) equivalente a 70 e 80% do DM. É possível constatar um aumento na intensidade de precipitação com o aumento do bocal de 22 para 24 mm. Isto ocorreu devido ao fato de que, para uma mesma pressão pré-fixada no aspersor e mesma largurade faixa irrigada, a vazão é maior parao bocal de 24 mm. Verifica-se, também, que o alcance do jato, e consequentemente a largura de faixa irrigada, são funções da pressão de serviço e não do diâmetro do bocal. Para uma mesma pressão de serviço e diâmetro de bocal, comparando-se as Tabelas 4 e 5, verifica-se que reduzindo a largura da faixa irrigada, ou seja, aumentando a sobreposição do jato de 80 para 70% do DM, a intensidade de precipitação aumenta. O mesmo ocorreu com a lâmina média aplicada sobre os coletores. 39 TABELA 4. Valores de lâmina média sobre os coletores (mm) e intensidade de precipitação (mm/h) para uma largura média da faixa irrigada correspondentea 80% do diâmetro molhado médio. Pressão Bocal Velocidade Largura da faixa Lâmina média Tempo de Intensidade de (kPa) (mm) recolhimento (m/h) (m) (mm) molhamento (min) precipitação (mm/h) 22 40 70 14,9 93,67 9,6 22 70 67 9,2 50,92 10,9 400 22 120 70 5,0 30,20 9,95 24 40 72 15,7 98,42 9,6 24 70 67 9,4 50,67 11,1 24 120 67 6,3 28,30 13,4 22 40 77 13,9 94,99 8,8 22 70 70 8,5 54,58 9,3 450 22 120 66 6,8 31,70 12,9 24 40 75 15,9 96,00 9,9 24 70 72 9,6 52,83 10,9 24 120 74 5,6 26,08 12,9 22 40 78 14,0 98,83 8,5 22 70 78 8,5 56,75 9,0 500 22 120 78 5,6 34,00 9,9 24 40 78 15,5 101,08 9,2 24 70 80 9,4 57,52 9,8 24 120 77 6,1 35,20 10,4 TABELA 5. Valores de lâmina média sobre os coletores (mm) e intensidade de precipitação (mm/h) para uma largura média da faixa irrigada correspondente 70% do diâmetro molhado médio. Pressão Bocal Velocidade Largurada faixa Lâmina média Tempo de Intensidade de (kPa) (mm) recolhimento (m/h) (m) (mm) molhamento (min) precipitação (mm/h) 22 40 62 16,9 93,7 10,9 22 70 59 10,5 50,9 12,4 400 22 120 62 5,7 30,2 11,3 24 40 63 17,9 98,4 10,9 24 70 59 10,7 50,7 12,7 24 120 59 7,2 28,3 15,3 22 40 67 16,0 94,9 10,1 22 70 62 9,6 54,6 10,6 450 22 120 57 7,9 31,7 14,9 24 40 66 18,0 96,0 11,3 24 70 63 10,9 52,8 12,4 24 120 64 6,5 26,1 14,9 22 40 67 16,1 98,8 9,8 22 70 69 9,6 56,8 10,2 500 22 120 69 6,5 34,0 11,5 24 40 69 17,5 101,1 10,4 24 70 70 10,8 57,5 11,2 24 120 67 7,0 35,2 11,9 41 Um outro fator também avaliado foi a velocidade de rotação do aspersor. Independentemente davelocidade de recolhimento da mangueira e do diâmetro do bocal de serviço usado, o tempo de giro do aspersor reduziu com o incremento da pressão de 400 kPa para 500 kPa, para um angulo setorial constantede 270°, conforme Tabela 2A, em anexo. Aredução no tempo de giro ocorreu porque com o aumento da pressão, o jato auxiliar do canhão gira a turbina do mesmo com maior velocidade, transmitindo, através das engrenagens, maior rapidez nogiro docanhão. 4.2 Perda de carga 4.2.1 Perda de carga na turbina Utilizando-se as Tabelas 6 e 7, observou-se que com o enrolamento da mangueira pelo carretei, a perda decarga naturbina reduziu, independentemente da velocidade de recolhimento programada. Para a análise em questão, constata-se que com o enrolamento da mangueira nocarretei, menor é o comprimento de mangueira em contato com o solo, o que diminui o atrito com o mesmo, e consequentemente menor é a exigência de esforço na turbina. Colombo (1991) e Rocha (1998) encontraram resultados semelhantes. Em se tratando das Tabela 6 e 7, foi possível verificar que reduzindo a velocidade de recolhimento de 120 para 70 m/h, houve uma redução na perda de carga devido a uma diminuição davazão que passa pela turbina. Nesta situação, a máquina operou com a mesma relação de transmissão no redutor (1/117), ou seja, a posição II da alavanca de mudança de velocidade. Entretanto, para se trabalhar com a velocidade de 40 m/h, a relação de transmissão no redutor deve ser alterada, passando a 1/254 (posição I da alavanca de mudança de 42 TABELA 6. Valores de rotaçãono eixo da turbinae perda de carga na mangueira e na turbina, obtidos em campo para 15 metros de mangueira desenrolada. Especificação RT (rpm) TPT (mca) HFT (mca) TPM (mca) HFM (mca) AC do Teste PE PS PE PS (%) P400B22V120 P500B22V120 585,00 592,75 74,89 89,31 68,21 80,86 6,68 8,45 68,20 80,03 43,60 54,15 24,60 25,88 18,96 P400B22V70 P500B22V70 349,50 350,00 71,03 90,72 68,20 86,49 2,82 4,23 67,86 80,52 42,19 54,15 25,67 26,37 13,34 P400B22V40 P500B22V40 435,40 436,33 71,03 85,79 68,91 82,97 2,12 2,82 68,21 82,28 42,90 54,15 25,32 28,13 22,81 P400B24V120 P500B24V120 561,00 565,67 77,36 94,23 71,37 87,89 5,99 6,34 71,03 85,09 42,19 52,74 28,83 32,35 15,28 P400B24V70 P500B24V70 329,00 343,20 72,08 91,77 69,98 89,30 2,10 2,47 69,95 82,98 42,19 50,90 27,76 32,08 13,26 P400B24V40 P500B24V40 410,00 420,25 75,25 90,37 71,37 85,08 3,88 5,29 71,03 84,39 42,19 51,34 28,83 33,05 25,37 AC - Acréscimo no consumo de óleo diesel por m irrigado, em %, quando se aumenta a pressão de 400 kPa para 500 kPa; TPT - tomada de pressão na turbina (mca); PE - tomada de pressão na entrada; PS - tomada de pressão na saida; HFT - perda de carga na turbina (mca); TPM - tomada de pressão na mangueira (mca); HFM - perda de carga na mangueira (mca); RT - rotação no eixo da turbina (rpm). 43 TABELA 7. Valores de rotação no eixo da turbina e perda de carga na mangueira e na turbina, obtidos em campo para 160 metros de mangueira desenrolada. Especificação RT (rpm) TPT (mca) HFT (mca) TPM (mca) HFM do teste PE PS PE PS (mca) P400B22V120 P500B22V120 643,00 630,00 74,54 86,50 66,81 77,34 7,73 9,14 66,80 75,95 44,30 52,74 22,50 23,21 P400B22V70 P500B22V70 410,00 428,25 72,98 83,33 67,70 77,34 5,27 5,98 66,60 75,95 42,74 52,74 42,39 51,34 42,74 54,15 42,19 51,34 22,86 23,21 P400B22V40 P500B22V40 452,00 470,00 72,63 82,98 67,34 77,34 5,27 5,63 65,25 75,60 22,86 24,26 P400B24V120 P500B24V120 629,33 691,25 81,07 92,12 73,67 84,38 7,38 7,74 69,47 82,98 26,72 28,83 P400B24V70 P500B24V70 377,33 392,75 71,17 87,55 67,87 82,97 3,30 4,57 67,85 80,52 25,67 29,18 P400B24V40 P500B24V40 450,50 456,25 73,84 90,01 68,56 83,67 5,27 6,33 67,86 81,93 42,19 53,45 25,67 28,48 TPT - tomada de pressãona turbina (mca); PE - tomada de pressão na entrada; PS - tomadade pressãona saída; HFT - perda de carga na turbina (mca); TPM- tomada de pressão na mangueira (mca); HFM - perdade cargana mangueira(mca); RT- rotação no eixodaturbina (rpm). OQ •-* ca »-« o W O O W sd velocidade), não permitindo comparações com as velocidades de 70 e 120 m/h, uma vez que mudando a relação de transmissão, os esforços exigidos na turbina serão diferenciados. Contudo, estas análises demonstram que para uma mesma relação de transmissão, menores velocidades de recolhimento do carro aspersor resultam em menores valores de perda de carga na turbina. É de conhecimento que este tipo de equipamento exige altas pressões de funcionamento. Neste caso em particular, constatou-se que para se conseguir 400 kPa de pressão de serviço no aspersor, é preciso ter, na entrada do autopropelido, pelo menos 674,4 kPa (representando 68,6 % a mais na pressão), isto considerando as perdas de carga existentes na turbina e na mangueira, desprezando aquelas existentes no tubo de subida do aspersor e nas curvas da tubulação. Entretanto, este acréscimo em relação à pressão de serviço do aspersor devido às perdas de carga pode chegar a mais de 87,05%, dependendo da velocidade de recolhimento e do bocal. Trabalhando-se com 500 kPa no aspersor, a pressão mínima necessária na entrada do autopropeUdo sobe para 809 kPa. Este acréscimo de 309,5 kPa (61,9% a mais de pressão) é devido às perdas de carga existentes na mangueira e na turbina, podendo atingir valores superiores a 77,38%. No que se refere à rotação na turbina, constatou-se uma grande variação da mesma para um mesmo teste realizado. Esta variação foi proveniente da diferença de esforço exigido, que, por sua vez, foi dependente do comprimento de mangueira em contato com o solo, de acordo com as Tabela 6 e 7. Esta variaçãono esforço exigido fez a válvula by-pass atuar constantemente, às vezes abrindo-se ou fechando-se, alterando a rotação da turbina. Entretanto, para uma mesma relação de transmissão e reduzindo a velocidade de recolhimento da mangueira, a rotação caiu. Com esta redução na rotação, a perda de carga diminuiu, o que também foi verificado por Colombo (1991). 45 4.2.2 Perda de carga na mangueira Os resultados de perda de carga na mangueira para o equipamento funcionando com três velocidades de recolhimento (40, 70 e 120 m/h), dois diâmetros de bocal (22 e 24 mm), e duas pressões de serviço (400 e 500 kPa), em duas posições (com 15 e 160 metros de mangueira desenrolada) são apresentados nas Tabelas 6 e 7. Em todas as velocidades de recolhimento avaliadas, observou-se que a perda de carga na mangueira aumentou à medida que ela foi sendo enrolada no carretei. Isto se deve ao fato de que à medida que a mangueira é enrolada no carretei, aumenta a resistência ao escoamento, ou seja, o aumento do número de camadas de mangueira disposta na forma não retilínea (circular) ocasiona maior perda decarga, fato também constatado por Vieira (1996) e Ullmann (1999). Para uma mesma velocidade de recolhimento, aumentando-se a pressão, a perda de carga tendeu a ser maior, o que também se verificou quando se aumentou o diâmetro dobocal de22para24mm. Isto porque com o aumento da vazão, maior é a velocidade de escoamento e a turbulência dolíquido no interior da mangueira, causando uma maior perda de energia de pressão do líquido devido à rugosidade da parte interna da mangueira e/ou às características do fluido, ou seja, viscosidade, pesoespecífico e da velocidade. Para cada teste realizado em um trecho de 145 m de mangueira recolhida, observou-se que houve um acréscimo na perda de carga na mangueira devido ao enrolamento da mesma pelo carretei. Na pressão de 400 kPa houve um acréscimo máximo na perda de carga de até 3,16 mca, o que significa 13,31% a mais de perda de carga namangueira somente por causa do enrolamento da mesma pelo carretei. Para a pressão de 500 kPa, este acréscimo chegou a 4,57 mca, representando 16,05% a mais deperda decarga. 46 4.3 Verificação da velocidade de recolhimento da mangueira A Tabela 8 mostra a velocidade de recolhimento da mangueira medida e sua variação, quando comparada com a velocidade programada. TABELA 8. Velocidade de recolhimento da mangueira medida e sua variação em cada teste para os três trechos analisados. Especificação Tp E Tp E Tp E do teste (120 a 90 m) (%) (90 a 60 m) (%) (60 a 30 m) (%) P400B22V40 39,39 -1,5 39,78 -0,6 40,22 +0,6 P450B22V40 39,74 -0,7 39,93 -0,2 40,22 +0,6 P500B22V40 40,94 +2,4 41,14 +2,9 40,45 +1,1 P400B24V40 38,96 -2,6 39,78 -0,6 40,42 +1,1 P450B24V40 39,50 -1,3 39,78 -0,6 40,28 +0,7 P500B24V40 39,13 -2,2 39,85 -0,4 40,37 +0,9 P400B22V70 70,20 +0,3 71,05 +1,5 71,29 +1,8 P450B22V70 69,14 -1,2 70,13 +0,2 70,82 +1,2 P500B22V70 68,79 -1,7 69,23 -1,1 74,10 +5,8 P400B24V70 68,90 -1,6 69,45 -0,8 71,52 +2,2 P450B24V70 67,01 -4,3 67,49 -3,6 73,47 +4,9 P500B24V70 67,11 -4,1 67,92 -2,9 73,47 +4,9 P400B22V120 116,80 -2,7 117,52 -2,1 127,21 +6,0 P450B22V120 115,80 -3,5 116,13 -3,2 129,10 +7,6 P500B22V120 117,60 -2,0 118,1 -1,6 124,60 +3,8 P400B24V120 127,10 +5,9 126,32 +5,3 120,0 0 P450B24V120 111,40 -7,2 112,38 -6,4 125,0 +4,2 P500B24V120 118,0 -1,7 118,42 -1,3 114,53 -4,6 E(%) - erro cometido paramais ou paramenos, no trecho considerado, para as velocidades de recolhimento programada de 40,70 e 120 m/h; Tp - trecho percorrido, m; P500 - pressão de 500 kPa no aspersor; B22 - diâmetro do bocal de 22 mm; V120 - velocidade de recolhimento de 120 m/h. Por exemplo, para um erro máximo de + 7,6% obtido ao trabalhar com a velocidade de 120 m/h, observou-se uma redução de 5,7 mm para 5,3 mm, ou seja, uma lâmina 7,02% inferior. Paraas velocidades de recolhimento de 70 m/h e 40 m/h, verificou-se uma redução de 5,53% para 2,77%, respectivamente, na 47 lâmina aplicada. Isto mostra que com maiores velocidades de recolhimento (120 m/h), ocorreu maior oscilação na velocidade de programada. Entretanto, para velocidades menores (40 m/h), o regulador de velocidade eletrônico (irrigamatic 100) conseguiu manter maior uniformidade na velocidade de recolhimento do carro aspersor. Esta variação navelocidade se deu provavelmente devido ao tempo de resposta do aparelho regulador de velocidade (irrigamatic 100), já que a regulagem é lenta e gradativa (feita pela válvula by-pass), sendo monitorada somente a cada 0,80 m de mangueira, ou seja, a velocidade de recolhimento é monitorada (verificada) a cada 24,41 e 72 segundos para as velocidades de 120, 70 e 40 m/h, respectivamente. Nestes intervalos de tempo, a válvula by-pass deve atuar e ajustar a velocidade de recolhimento do carro aspersor. Entretanto, para velocidades maiores (120 m/h), este tempo não é suficiente, jáque o tempo gasto para percorrer os 0,80m de mangueira é menor do que o tempogasto para que a válvula ajuste a velocidade. Com isso, o controle da velocidade não é tão preciso. Para velocidades menores (40 m/h), este controle já é mais preciso; além do mais, os esforços exigidos na turbina são variados, o que ocasiona constantes mudanças no aparelho. Nota-se, para o trecho estudado, que em termos médios, esta oscilação navelocidade de recolhimento do carro aspersor foi pequena, principalmente se considerar que nos modelos antigos, variações extremas de até 60% na velocidade de recolhimento eram encontradas (Addink et ai., 1983). Estes autores constataram que esta variação foi atribuída a variações no diâmetro do carretei enrolador damangueira. Dentro do exposto, e visando uma análise mais próxima da realidade de campo, é possível afirmar que menores velocidades de recolhimento do carro aspersor (entre 40 e 70 m/h) são recomendas. Um outro fato constatado foi o desgaste natural que ocorre na mangueira em condições de campo. Este desgaste é ainda maior em se tratando 48 de solos muito abrasivos (arenosos). Uma das formas de contornareste problema pode ser com o uso de carreadores vegetados. Além disto, como a mangueira, além de condutorade água, executa a função de puxar o carro aspersor, observa- se que com o tempo ocorre uma deformação em sua seção circular (diâmetro), ficando a mangueira, após algum tempo de uso, achatada. Estes relatos pretendem mostrarque é preciso ter cuidadoespecial com a mangueira, uma vez que ela apresenta um alto custo e sua vida útil é de no máximo 10 anos (Danieletto, 1990). 49 5 CONCLUSÕES Combase nos resultados obtidos, concluiu-se que: a) Para uma largura de faixa irrigada correspondente a 70% e 80% do diâmetro molhado, ao invés de operar com pressão de 500 kPa, o aspersor pode trabalhar com pressão de 450 kPa, ou até mesmo 400 kPa, na maioria dos testes realizados, sem prejuízo considerável da uniformidade dedistribuição, conforme teste deTukey ao nível de5%de probabilidade. b) Para umalargura de faixa irrigada correspondente a 70%e 80% do diâmetro molhado, obtêm-se os melhores resultados de uniformidade de distribuição de água. c) Com o enrolamento da mangueira pelo carretei, a perda de carga naturbina reduz, independentemente da velocidade derecolhimento programada. d) A perda de carga na mangueira aumenta à medida que ela é enrolada no carretei. e) Para uma mesma relação de transmissão, menores velocidades de recolhimento do carro aspersor resultam em menores valores de perda de carga e rotação no eixo da turbina. f) Com maiores velocidades de recolhimento, ocorre maior oscilação na velocidade de enrolamento da mangueira, mostrando que o aparelho irrigamatic 100 funciona melhor para velocidades de recolhimento inferiores a 70 m/h. 50 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ADDINK, J. W.; KELLER, J.; PAIR, C. H.; SNEDO, R. E.; WOLFE, J. W. Desing and operation of sprinkler systems. In: JENSEN, M. E. (ed.) Design and operation of farm Irrigation systems. St. Joseph: ASAE, 1983. Cap.l5,p621-658. AGUIRRE, B.; BIANCHI, A. M.; MOLDAU, J. H.; MOLINA, A. Projetos de irrigação: [o custo da transformação social.] São Paulo, PRONI/FIPE, 1989. 160p. (Relatórios de pesquisa). ANDRADE, H.; SOUZA, J. J. de. Solos: [Origem, Componentes e Organização.] Curso por Tutoria à Distância. Lavras: ESAL/FAEPE. [1993?]. ASHABACHER, G. [Riego rodante automatizado.] Agricultura de Ias Américas, Kansas City, v.27, n.7.p. 5-94,1978. BERNARDO, S. Manual de irrigação. 5 ed. Viçosa: UFV, 1989. 596p. CHARMELO, L. L. C. Desempenho de um sistema de irrigação autopropelido sob diferentes condições operacionais. Viçosa: UFV, 1990. 50p. (Tese - Mestrado em Irrigação e Drenagem). CHRISTIANSEN, J. E. Discussion of J ík O N H ^ O N » - - » — * i— * •— » (- ^ O N > — '» — ' * - « p „ w j^ j° j^ -r - v. ^ ^ j5 0 ^ j* ^ «. vo «° y* l— ' ^ m o \ t- » on ON •— »O n> — '• — 'O ni — • on •— 'O n o o o o « - ': s 'v c > - 'i k ^ U ) * ^ 0 0 - f: ! fc O O O N V O O N O N O N O N » — « O N > - - > — * • — • > — >— > È U i C /l C /l C A O O t— o C /» C /l V O m m W W W W W W - - O W Ü i O N m Iv ) \o ,- ,- g o o o o !» ,« « ,• — K ) K ) C 0 4 ^ 4 ^ C A O N O N O N y - ^ O Js ) j— S> JO JO J— jO ^h - ^ ~ ON "O N "O N "h - "•— ON ON "•— "O N "O N 0 0 O h- •— K ) JS k CO H- " v* k ^ IM O ON JO 00 JO ^ "O N "•— "O N ON "> — "o n "o n "•— "h - "O N "O N "o n •— • "O N "O N o o s à S Ô r n > •^ i> w o O I w TABELA 5A. Volume de água (ml) medido nas três linhas de coletores, acrescido da evaporação, com pressão de 400 kPa, bocal de 24 mm e velocidade de recolhimento de 40 m/h. Coletor 3D 3E 2D 2E 1D 82,8 1E 1 77,8 82,8 80,8 96,8 97,8 2 77,8 84,8 82,8 90,8 77,8 90,8 3 77,8 77,8 87,8 93,8 72,8 109,0 4 84,8 70,8 86,8 86,8 79,8 88,8 5 82,8 67,8 88,8 77,8 77,8 93,8 6 85,8 63,8 92,8 73,8 83,8 87,8 7 85,8 73,8 89,8 71,8 78,8 80,8 8 80,8 68,8 85,8 69,8 84,8 78,8 9 81,8 75,8 85,8 73,8 79,8 74,8 10 76,8 71,8 89,8 76,8 79,8 79,8 11 83,8 66,8 90,8 82,8 79,8 81,8 12 83,8 67,8 85,8 77,8 78,8 87,8 13 80,8 65,8 86,8 76,8 82,8 73,8 14 88,8 78,8 90,8 76,8 88,8 85,8 15 83,8 71,8 93,8 78,8 97,8 88,8 16 88,8 71,8 87,8 73,8 97,8 83,8 17 92,8 74,8 90,8 77,8 93,8 91,8 18 81,8 76,8 91,8 81,8 93,8 82,8 19 85,8 70,8 84,8 81,8 93,8 81,8 20 82,8 66,8 84,8 81,8 102,0 84,8 21 83,8 64,8 84,8 74,8 89,8 88,8 22 83,8 66,8 79,8 75,8 88,8 81,8 23 80,8 61,8 78,8 73,8 84,8 81,8 24 77,8 63,8 71,8 73,8 78,8 73,8 25 70,8 57,8 73,8 73,8 73,8 80,8 26 72,8 59,8 68,8 60,8 77,8 72,8 27 66,8 53,8 65,8 62,8 75,8 66,8 28 59,8 58,8 65,8 58,8 77,8 71,8 29 62,8 63,8 56,8 60,8 69,8 63,8 30 62,8 56,8 62,8 53,8 69,8 49,8 31 50,8 51,3 56,8 48,8 73,8 49,8 32 48,8 49,8 60,8 45,8 75,8 42,8 ...continua... 64 O n ^ J ^ 7 ° H - W \0 - P k O N > J > - O N H - C O C O 0 0 ^ c o o o o o o o c o o o o o c o o o 4 ^ „ w r « ° W O Ü i ts ) o \ l a v e w 5 w ° ° ° ° w "c o 0 0 "c o U ) I o o o o o "c o I o O O O « > > ,> © J- " .} © ,> © O 0 O N U ) J3 N 0 0 I o "c o o j o o o o o o o o o o "b o C O C O 0 0 c o o o o o o o c o c o o o o o c o o o © 0 © « 4 ^ * -O O O tO C /i .| S k -* J C O .| S k 0 0 o o c o c o c o o o o o o o o o o o ^ m O m o s o o o o o o w S C O C O L O C O c o c o o o o o c o o o c o o o c o o o ^ o o o o è 5 S o r •- I > C A J> C O o O i w O N O n 8 i » ^ » » > » » > • O * ^ - r — P " - ^ - P — • ^ ~ ^ - ^ - ^ - » ™ . 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